廣州文化公園地鐵站33m深地下連續墻施工技術[摘要]：廣州文化公園地鐵站在地下連續墻數量類型多、地層含巖量高、環保要求高及工期要求緊的情況下,結合工程難點,采用抓斗式成槽機開挖土層,沖擊鉆沖擊鉆進巖層的成槽工藝。通過嚴格控制泥漿配制、導墻施工、槽段開挖、地下連續墻鋼筋籠及混凝土等施工階段,并科學管理,施工過程歷時339d,安全優質地完成了施工任務。[關鍵詞]：地鐵站;地下連續墻;成槽技術;施工技術1 工程概況 廣州文化公園地鐵站是廣州地鐵六號線與八號線的換乘站,車站六號線為地下3層車站,呈東西走向,車站八號線為地下4層車站,呈南北走向。本站主體結構基坑均采用1 000mm厚地下連續墻作為圍護結構,六號線墻體平均深度為26.62m,八號線墻體平均深度為33.28m,墻體主要進入強風化、中風化及微風化巖層,六號線巖層平均深5~6m;八號線巖層平均深10~11m,地下連續墻的布置形式如圖1所示。
本站折返線區間隧道兩個豎井的圍護結構采用1 000mm厚地下連續墻,左線豎井深約36.07m;右線豎井深約35.3m。地下連續墻體主要進入強風化、中風化及微風化巖層,巖層平均深10~12m。2 工程地質概況 車站場地為珠江三角洲沖積平原地貌,地勢低平,地面標高7.60~8.30m。場內多為1~5層建筑物和公園的娛樂設施等。 本站位地層從上到下依次為:①人工填土,厚度約4.0m;②-1B淤泥層,厚度約3.0m;③-1陸相沖洪積粉砂層,厚約3.0m;⑥泥質粉砂巖全風化層(局部),厚度約1.2m;⑦泥質粉砂巖強風化層(六號線平均層厚8.5m;八號線平均層厚7.5m);⑧泥質粉砂巖中風化層(六、八號線平均層厚7.0m,八號線最大12.5m);⑨泥質粉砂巖微風化層(六號線局部存在;八號線平均層厚7.0m,其中最大13.3m)。3 施工特點 本工程地質條件較為復雜,對成槽施工不利,主要表現在:①車站場地內沖積砂層分布較多,而且局部較厚,穩定性差,在動水情況下易產生流砂,地下連續墻成槽階段極易產生坍塌和縮頸;②八號線地下連續墻進入較堅硬中風化巖層及微風化巖層,成槽深度較大,施工進度相對較慢,此層成槽采用沖擊鉆沖擊作業,成槽機配合,以提高施工效率;③地下連續墻數量和類型較多,其施工進度直接影響總體施工進度和質量;④基坑開挖深度大,地下連續墻圍護結構施工的質量關系到周圍地表沉降、滲流及基坑開挖穩定等方面的問題;⑤工程環境保護等級高。4 施工工藝4.1 施工工藝流程(見圖2)4.2 泥漿的配制 本工程在現場自配泥漿,主要由膨脹土、堿、CMC加水拌制而成,其各項性能指標經試驗合格后才能使用。制備泥漿前,根據地層條件進行泥漿配合比設計。在施工過程中要勤測泥漿各項性能指標。對于不同地層、不同施工范圍泥漿性能指標按表1執行。4.3 導墻施工 該車站所處地帶的地層中有淤泥層,為保證導墻在施工過程中不變形、不移位,導用C20鋼筋混凝土結構,斷面如圖3所示。不良地質情況下的導墻施工時,采用了加長墻趾、增加導墻高度及用灰土換填的方法進行處理。導墻開挖采用EX-300挖掘機,人工配合清底、夯填、整平。4.4 槽段的開挖 本工程槽段長度為5m,根據水文地質情況,車站圍護結構地下連續墻入巖較深,因此采用抓斗式成槽機開挖土層、沖擊鉆沖擊鉆進巖層的施工方法。 1)液壓抓斗成槽機成槽施工 對地下連續墻中的土層及砂層地段,采用HSWG液壓抓斗成槽機成槽,并先施工距離已做墻體遠的一段,成槽過程中運用成槽機上配備的自動糾偏系統確保槽壁垂直度在1/350以內,并始終保持槽內泥漿面不低于導墻頂面以下0.5m及地下水位1m以上。 2)沖擊鉆成槽施工 地下連續墻穿過巖層,采用CZ-30型沖擊鉆排孔沖擊成槽時,先用Φ1 000mm十字形鉆頭分序排孔沖擊,撈渣筒排渣,沖擊完后再用方形的沖錘整修槽段,期間液壓成槽機配合沖擊鉆撈渣。沖孔時,及時調整泥漿指標,嚴防塌孔。沖擊鉆沖孔順序如圖4所示。 施工過程中每進尺0.5~1.0m測量一次鉆孔垂直度,并隨時糾偏。地層變化處采用低錘輕擊、間斷沖擊的方法小心通過。Ⅲ序孔沖完后,用方錘修槽,之后用超聲波測壁儀探測孔壁垂直度及沖孔間的尖角大小情況,根據測定情況,用方錘反復修孔,直至槽壁垂直度及壁上的石尖角長度在允許范圍以內。4.5 鋼筋籠施工4.5.1 地下連續墻接頭施工 地下連續墻采用工字形鋼板接頭形式(見圖5)。施工方法如下: 1)槽段清底結束前,將工字形鋼板接頭與鋼筋籠整體焊接,工字鋼板長度比槽深短30cm,頂部與連續墻鋼筋籠齊平。 2)鋼板接頭背側設泡沫板,泡沫板必須綁扎固定牢靠。 3)鋼筋籠與工字形鋼板用一臺50t履帶吊配合一臺100t履帶吊整體吊入。應事先驗算確定吊點位置,并在吊點2m范圍內進行加固焊接。 吊入時,鋼筋籠與接頭工字形鋼板整體吊入,吊入工作完成后,泡沫板背側采用鋼套箱填充或隨著混凝土的澆筑高度在地下連續墻底部采用砂袋,上部采用碎石填充。 4)后開槽段開挖結束后,用刷壁器將附著在端頭鋼板上的泥砂清除干凈,使附著在接縫處的土垢盡可能少,從而使地下連續墻接頭部位防水效果和完整性好并下鋼筋籠。4.5.2 鋼筋籠制作及安裝 鋼筋籠以單元槽段為單位整體就近加工,加工平臺由I10制作,工字鋼頂面高差<5cm。制作前先將底層分布筋位置用紅油漆預先畫在工字鋼頂面,再鋪底層鋼筋網,鋼筋全部點焊后,設架立筋,之后再鋪上層鋼筋網。所有鋼筋全部采用焊接,以提高鋼筋籠的整體剛度。鋼筋籠制作后對鋼筋籠的鋼筋尺寸、直徑、配筋間距、預埋件等進行嚴格檢查。4.6 地下連續墻混凝土施工 混凝土入槽坍落度控制在18~22cm,擴展度34~38cm,使用外加劑以減少水灰比和離析現象。水下混凝土應摻加緩凝劑,緩凝時間不小于4~6h。 鋼筋籠安裝后澆灌混凝土前,再測一次槽底沉渣厚度,如不符合要求,利用混凝土導管進行二次清孔。澆筑采用漏斗導管法以2套Φ300mm導管對稱澆筑。使用前進行水密試驗,試壓壓力0.6~1.0MPa。 初灌混凝土的導管埋深在0.8m以上,導管下口插入混凝土深度控制在2~6m。施工中混凝土澆筑連續進行,混凝土面上升速度不小于2m/h,最長允許間隔時間20~30min。在澆筑過程中,采用測錘每隔30min或每2車混凝土測量一次混凝土面上升高度,以此保證槽內混凝土面的高差不大于30cm,準確適時拔管。4.7 特殊槽段成槽施工及鋼筋籠制作控制措施 本工程地下連續墻特殊形狀槽段分別為L、Z、V、T形槽段,與一字形槽段相比,在施工中需采取相應的控制措施保證其施工質量要求。 1)導墻施工時,對于L、T和Z形槽段,拐角處應根據成槽安排順序的情況考慮導墻外放量(見圖6),外放量滿足抓土要求和保證轉角處地下連續墻斷面的完整即可。由于轉角幅有長邊和短邊之分,必須先挖短邊再挖長邊,這樣才能確保墻體土壁穩定和轉角處的土壁垂直度要求。 2)根據以往施工經驗,特殊槽段比一字形槽段在成槽過程中易發生槽壁塌方,所以在槽段長度劃分上尺寸不宜過大,滿足抓斗取土尺寸即可,施工中要加快成槽進度,盡量縮短成槽時間和重型機械在該處的來回移動,以保護槽壁穩定,防止塌方。 3)在成槽機停機定位時,必須在成槽機履帶下鋪設4cm厚的鋼板,減少成槽機對槽壁豎向應力,同時成槽機盡量一次定位就可以挖完一槽,減少成槽機的跑動而產生的動荷載對槽壁的擾動。 4)特殊地下連續墻成槽過程中,對槽壁的質量要求很高,所以護壁泥漿的質量要求較高。 5)為避免特殊槽段鋼筋籠在起吊過程中受力變形,影響其入槽,起吊前對鋼筋籠迎土面一側進行加固處理,以增加起吊剛度,防止受力變形,加固采用[20,間隔3~4m在鋼筋籠迎土面側進行縱向焊接加固。 6)特殊槽段鋼筋籠(主要為V形槽段)直線幅是一個平面,間距尺寸精度容易保證,而特殊槽段的鋼筋籠有兩個平面,所以對垂直于平面的那個面需在內側每隔一定間距設一個斜角拉筋控制邊線,保證兩個面的夾角控制在一定角度。 在鋼筋籠制作完成后,需每隔一定間距設置直角斜撐筋確保鋼筋籠起吊時的整體剛度,不至于使鋼筋籠變形角度變小。5 結語 廣州文化公園地鐵站由于地質條件復雜、工期緊等因素影響,地下連續墻施工難度很大,但是本工程通過選擇合理的施工工藝、精心施工和科學管理,高效優質地完成了施工任務。參考文獻:[1]北京城鄉建設委員會.GB50299-2003地下鐵道工程施工及驗收規范[S].北京:中國計劃出版社,2003.[2]上海市基礎工程公司. GB50202-2002建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.[3]王超峰,周彥軍.上軟下硬地層地下連續墻施工技術[J].現代隧道技術,2006,(8):39-43.
本站折返線區間隧道兩個豎井的圍護結構采用1 000mm厚地下連續墻,左線豎井深約36.07m;右線豎井深約35.3m。地下連續墻體主要進入強風化、中風化及微風化巖層,巖層平均深10~12m。2 工程地質概況 車站場地為珠江三角洲沖積平原地貌,地勢低平,地面標高7.60~8.30m。場內多為1~5層建筑物和公園的娛樂設施等。 本站位地層從上到下依次為:①人工填土,厚度約4.0m;②-1B淤泥層,厚度約3.0m;③-1陸相沖洪積粉砂層,厚約3.0m;⑥泥質粉砂巖全風化層(局部),厚度約1.2m;⑦泥質粉砂巖強風化層(六號線平均層厚8.5m;八號線平均層厚7.5m);⑧泥質粉砂巖中風化層(六、八號線平均層厚7.0m,八號線最大12.5m);⑨泥質粉砂巖微風化層(六號線局部存在;八號線平均層厚7.0m,其中最大13.3m)。3 施工特點 本工程地質條件較為復雜,對成槽施工不利,主要表現在:①車站場地內沖積砂層分布較多,而且局部較厚,穩定性差,在動水情況下易產生流砂,地下連續墻成槽階段極易產生坍塌和縮頸;②八號線地下連續墻進入較堅硬中風化巖層及微風化巖層,成槽深度較大,施工進度相對較慢,此層成槽采用沖擊鉆沖擊作業,成槽機配合,以提高施工效率;③地下連續墻數量和類型較多,其施工進度直接影響總體施工進度和質量;④基坑開挖深度大,地下連續墻圍護結構施工的質量關系到周圍地表沉降、滲流及基坑開挖穩定等方面的問題;⑤工程環境保護等級高。4 施工工藝4.1 施工工藝流程(見圖2)4.2 泥漿的配制 本工程在現場自配泥漿,主要由膨脹土、堿、CMC加水拌制而成,其各項性能指標經試驗合格后才能使用。制備泥漿前,根據地層條件進行泥漿配合比設計。在施工過程中要勤測泥漿各項性能指標。對于不同地層、不同施工范圍泥漿性能指標按表1執行。4.3 導墻施工 該車站所處地帶的地層中有淤泥層,為保證導墻在施工過程中不變形、不移位,導用C20鋼筋混凝土結構,斷面如圖3所示。不良地質情況下的導墻施工時,采用了加長墻趾、增加導墻高度及用灰土換填的方法進行處理。導墻開挖采用EX-300挖掘機,人工配合清底、夯填、整平。4.4 槽段的開挖 本工程槽段長度為5m,根據水文地質情況,車站圍護結構地下連續墻入巖較深,因此采用抓斗式成槽機開挖土層、沖擊鉆沖擊鉆進巖層的施工方法。 1)液壓抓斗成槽機成槽施工 對地下連續墻中的土層及砂層地段,采用HSWG液壓抓斗成槽機成槽,并先施工距離已做墻體遠的一段,成槽過程中運用成槽機上配備的自動糾偏系統確保槽壁垂直度在1/350以內,并始終保持槽內泥漿面不低于導墻頂面以下0.5m及地下水位1m以上。 2)沖擊鉆成槽施工 地下連續墻穿過巖層,采用CZ-30型沖擊鉆排孔沖擊成槽時,先用Φ1 000mm十字形鉆頭分序排孔沖擊,撈渣筒排渣,沖擊完后再用方形的沖錘整修槽段,期間液壓成槽機配合沖擊鉆撈渣。沖孔時,及時調整泥漿指標,嚴防塌孔。沖擊鉆沖孔順序如圖4所示。 施工過程中每進尺0.5~1.0m測量一次鉆孔垂直度,并隨時糾偏。地層變化處采用低錘輕擊、間斷沖擊的方法小心通過。Ⅲ序孔沖完后,用方錘修槽,之后用超聲波測壁儀探測孔壁垂直度及沖孔間的尖角大小情況,根據測定情況,用方錘反復修孔,直至槽壁垂直度及壁上的石尖角長度在允許范圍以內。4.5 鋼筋籠施工4.5.1 地下連續墻接頭施工 地下連續墻采用工字形鋼板接頭形式(見圖5)。施工方法如下: 1)槽段清底結束前,將工字形鋼板接頭與鋼筋籠整體焊接,工字鋼板長度比槽深短30cm,頂部與連續墻鋼筋籠齊平。 2)鋼板接頭背側設泡沫板,泡沫板必須綁扎固定牢靠。 3)鋼筋籠與工字形鋼板用一臺50t履帶吊配合一臺100t履帶吊整體吊入。應事先驗算確定吊點位置,并在吊點2m范圍內進行加固焊接。 吊入時,鋼筋籠與接頭工字形鋼板整體吊入,吊入工作完成后,泡沫板背側采用鋼套箱填充或隨著混凝土的澆筑高度在地下連續墻底部采用砂袋,上部采用碎石填充。 4)后開槽段開挖結束后,用刷壁器將附著在端頭鋼板上的泥砂清除干凈,使附著在接縫處的土垢盡可能少,從而使地下連續墻接頭部位防水效果和完整性好并下鋼筋籠。4.5.2 鋼筋籠制作及安裝 鋼筋籠以單元槽段為單位整體就近加工,加工平臺由I10制作,工字鋼頂面高差<5cm。制作前先將底層分布筋位置用紅油漆預先畫在工字鋼頂面,再鋪底層鋼筋網,鋼筋全部點焊后,設架立筋,之后再鋪上層鋼筋網。所有鋼筋全部采用焊接,以提高鋼筋籠的整體剛度。鋼筋籠制作后對鋼筋籠的鋼筋尺寸、直徑、配筋間距、預埋件等進行嚴格檢查。4.6 地下連續墻混凝土施工 混凝土入槽坍落度控制在18~22cm,擴展度34~38cm,使用外加劑以減少水灰比和離析現象。水下混凝土應摻加緩凝劑,緩凝時間不小于4~6h。 鋼筋籠安裝后澆灌混凝土前,再測一次槽底沉渣厚度,如不符合要求,利用混凝土導管進行二次清孔。澆筑采用漏斗導管法以2套Φ300mm導管對稱澆筑。使用前進行水密試驗,試壓壓力0.6~1.0MPa。 初灌混凝土的導管埋深在0.8m以上,導管下口插入混凝土深度控制在2~6m。施工中混凝土澆筑連續進行,混凝土面上升速度不小于2m/h,最長允許間隔時間20~30min。在澆筑過程中,采用測錘每隔30min或每2車混凝土測量一次混凝土面上升高度,以此保證槽內混凝土面的高差不大于30cm,準確適時拔管。4.7 特殊槽段成槽施工及鋼筋籠制作控制措施 本工程地下連續墻特殊形狀槽段分別為L、Z、V、T形槽段,與一字形槽段相比,在施工中需采取相應的控制措施保證其施工質量要求。 1)導墻施工時,對于L、T和Z形槽段,拐角處應根據成槽安排順序的情況考慮導墻外放量(見圖6),外放量滿足抓土要求和保證轉角處地下連續墻斷面的完整即可。由于轉角幅有長邊和短邊之分,必須先挖短邊再挖長邊,這樣才能確保墻體土壁穩定和轉角處的土壁垂直度要求。 2)根據以往施工經驗,特殊槽段比一字形槽段在成槽過程中易發生槽壁塌方,所以在槽段長度劃分上尺寸不宜過大,滿足抓斗取土尺寸即可,施工中要加快成槽進度,盡量縮短成槽時間和重型機械在該處的來回移動,以保護槽壁穩定,防止塌方。 3)在成槽機停機定位時,必須在成槽機履帶下鋪設4cm厚的鋼板,減少成槽機對槽壁豎向應力,同時成槽機盡量一次定位就可以挖完一槽,減少成槽機的跑動而產生的動荷載對槽壁的擾動。 4)特殊地下連續墻成槽過程中,對槽壁的質量要求很高,所以護壁泥漿的質量要求較高。 5)為避免特殊槽段鋼筋籠在起吊過程中受力變形,影響其入槽,起吊前對鋼筋籠迎土面一側進行加固處理,以增加起吊剛度,防止受力變形,加固采用[20,間隔3~4m在鋼筋籠迎土面側進行縱向焊接加固。 6)特殊槽段鋼筋籠(主要為V形槽段)直線幅是一個平面,間距尺寸精度容易保證,而特殊槽段的鋼筋籠有兩個平面,所以對垂直于平面的那個面需在內側每隔一定間距設一個斜角拉筋控制邊線,保證兩個面的夾角控制在一定角度。 在鋼筋籠制作完成后,需每隔一定間距設置直角斜撐筋確保鋼筋籠起吊時的整體剛度,不至于使鋼筋籠變形角度變小。5 結語 廣州文化公園地鐵站由于地質條件復雜、工期緊等因素影響,地下連續墻施工難度很大,但是本工程通過選擇合理的施工工藝、精心施工和科學管理,高效優質地完成了施工任務。參考文獻:[1]北京城鄉建設委員會.GB50299-2003地下鐵道工程施工及驗收規范[S].北京:中國計劃出版社,2003.[2]上海市基礎工程公司. GB50202-2002建筑地基基礎工程施工質量驗收規范[S].北京:中國建筑工業出版社,2002.[3]王超峰,周彥軍.上軟下硬地層地下連續墻施工技術[J].現代隧道技術,2006,(8):39-43.